Nové průhledné solární panely mohou dosáhnout až desetiprocentní efektivity

MAGAZÍN - Technologie autor: Ladislav Loukota

Solární panely všude kolem – od oken, přes střechy domů až po karosérie aut a klidně i oblečení. Právě to možná slibuje novinka z dílny MIT. Zdejším vědcům se totiž podařilo vyvinout solární panel, který je jednak průhledný, a pak také ohebný. Vynález využívající grafenu by mohl být významným krokem k efektivnějšímu využití fotovoltaiky, i k němu se však vážou inherentní problémy této technologie.

Pružné a průhledné

Panel sestává z nízkonákladových organických polymerů s elektrodami z grafenu - onoho "zázračného" materiálu, který se sice skládá z pouhé jedné vrstvy atomů uhlíku, právě díky tomu však disponuje fantastickými vlastnosti co do vodivosti, optiky nebo třeba i filtrace vody. Zatímco starší pokusy na poli průhledných panelů závisely na křehkých běžnějších vodičích, zejména cínem dopovaného oxidu inditého, využití grafenu dovoluje jak zachovat průhlednost, tak přidat i ohebnost.

Produkce prototypu si vyžádala dlouhé testování v duchu postupu pokus-omyl-náprava. Tým pod vedením profesora Jing Konga musel vyřešit zejména akurátní konstrukční postup, který by neznehodnotil ani citlivé organické materiály, ani grafen. Výsledkem však byla efektivita konverze světla na energii dosahující při testech 2,8 až 4,1 procenta. To sice není tolik jako u běžných fotovoltaických panelů, jde však o mnohem více, než kolik dovolovaly dosavadní panely průhledné. Profesor Kong se navíc domnívá, že teoreticky by technologie průhledných panelů mohla dosáhnout až na 10 procent - což by už bylo mnohem zajímavější.

Přílišný optimismus z objevu ale brzdí několik protiargumentů. Především dnes není úplně znám vliv grafenu na lidské zdraví. Zatímco uvnitř akumulátorů nebo strojů tato nejistota nemusí být takovým problémem, v případě všudypřítomných panelů, které by permanentně přicházely do styku s lidmi, by jim odhalení jejich negativního vlivu mohlo zlomit vaz stejně jako v minulosti například azbestu.

Známá momentálně není ani teoretická cena technologie a s její efektivitou kolem čtyř až deseti procent se rovněž nedá říct, že by sama o sobě spasila svět. Panely by možná byly všude, ale tím by přinejlepším pomohly vzniku autonomních počítačů, vozů či dalších systémů (anebo alespoň prodloužily "výdrž baterie" jejím doplňováním) a jen těžko by odtud dávaly energii do sítě. I desetiprocentní efektivita by byla příliš malá, než aby bylo výhodné průhlednými panely dláždit města a louky ve snaze zásobovat ve velkém energetiku. Nutno zmínit, že Kongova studie se explicitně zaměřuje právě na zásobování přenosné elektroniky (telefony, tablety, notebooky), takže si je podobných limitů dobře vědoma.

Solární budoucnost?

Smutnou skutečností tak zůstává, že i nový objev pokračuje ve vedení války mezi užitečnosti, cenou a efektivitou různých typů panelů. Stručně řečeno platí, že průhledné panely (nejde o první podobný vynález) jsou v praxi potenciálně velmi užitečné – mohly by například být velmi snadno aplikovány namísto oken jen s minimem stavebních úprav. To se již o vybudování solární střechy říct nedá. Jenže průhledné panely s efektivitou kolem čtyř procent zkrátka energetiku nezachrání, a doposud měly efektivitu poloviční. I maximální teoretická efektivita u 10 procent je přitom hraniční. Jen o trochu více - a průhledné panely by zřejmě musely přestat být průhlednými.

Prakticky celá dnešní fotovoltaika je tak založená na dopadu světla (fotonů) na P-N přechod polovodičového křemíkového panelu, kde je ovšem absorbována jen část fotonů o správné vlnové délce. Máme sice k dispozici i efektivnější vícevrstvé panely s efektivitou kolem 30 až 35 procent - právě takové používají kosmické lodě. Jejich princip je však identický se slabšími panely, jenom díky sendvičovému charakteru jejich větší počet vrstev může absorbovat i větší míru různých vlnových délek. Což samozřejmě znamená komplikovanější produkci a mnohem vyšší cenu.

Neznamená to, že efektivita pomalu neroste, s masovou produkcí navíc především klesá cena panelů. Jistého pokroku tak fotovoltaika dosáhla. Nabízí se i řada různých kreativních cest kolem problému, například otáčet panely za Sluncem (po vzoru slunečnice) či naopak koncentrovat světlo jdoucí do panelů pomocí zrcadel. Finance plynoucí do obnovitelných zdrojů rovněž slibují vytvořit experimentální panely na bázi nových technologií či zlevnit panely vícevrstvé, snad se zakomponováním dalších podpůrných technologií. Nabízí se třeba i konverze jiných typů záření, vytvořeny byly rovněž panely generující energii z deště. Nikdy sice nešlo o dvouciferné sumy přidané efektivity, v praxi by však mohlo jít o pomyslný jazýček na vahách návratnosti investice do fotovoltaiky.

Tak či onak však platí, že ačkoliv je příslib solární energetiky v zisku energie "zdarma" ze Slunce jistě sympatický, inherentní problémy její technologie házejí masovému uplatnění klacky pod nohy. Šance, že to změní jediný "zázračný" vynález, a nikoliv úmorně vydřená série malých krůčků kupředu, je velmi malá. Objev z MIT je v této snaze významná novinka, ale sama o sobě na něm budoucí energetika bude stát jenom stěží.

Tagy: fotovoltaika solární panely moderní technologie věda a technika nové technologie solární energie

Zdroje: MIT,vlastní